翻盖叠层式热流道注射模设计

洗衣机翻盖叠层式热流道注射模设计

吴盛金, 刘斌

( 华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心, 广东广州510640)

摘要: 分析了洗衣机翻盖的结构特点及工艺要求, 介绍了叠层式热流道注射模的结构、工作过程与结构

设计要点, 并对叠层式热流道注射模的相关设计参数进行了计算。该叠层式热流道注射模工作可靠、生

产效率高、经济性好。

关键词: 叠层式注射模; 热流道; 洗衣机翻盖

中图分类号: TQ320. 662 文献标识码: B 文章编号: 1001- 2168( 2010) 05- 0048- 06

Design of stacked hot runner injection mould for washing machine cover

WU Sheng- jin, LIU Bin

(National Engineering Research Center of Novel Equipment for Polymer Processing, South China U",

niversity of Technology, Guangzhou, Guangdong 510640, China)

Abstract: The structural characteristics and technological requirements for a washing machine cover

were analyzed, and the structure, working procedure and design points of a stacked hot runner in",

jection mould were presented. Some related technological parameters of the stacked hot runner in",

jection mould were calculated.

Key words: stacked injection mould; hot runner; washing machine cover

1 引言

在注射成型中, 1 副叠层模具通常是由2 层或2 层以上的模具背对背安装而成[1 ]。为减少注射时的 压力损失, 常与热流道结合使用, 能有效提高注塑机 的生产效率, 节约生产空间、水、电和工时。因此, 相 比单层普通流道注射模, 叠层式热流道注射模经济 性好。

与常规模具相比, 1 副2 层叠层式模具型腔数 目可增加1 倍, 但所需的锁模力仅增加5% ~ 15%。 由于叠层式模具的开、合模行程长, 相应的开、合模 时间稍长, 生产效率不能增加100% , 但可提高90%

~ 95% [2]。

受到开模行程的限制, 叠层模具最适合于成型 大型扁平制件、小型多腔薄壁制件和大批量生产的 制件。

典型的2 层热流道注射模主要由3 个部分组

成: 定模部分、动模部分和中间部分[3 ]。针对洗衣机 翻盖, 利用Pro/ E 软件设计了双层热流道模具, 采用 2 个动模、一个中间部分、无定模的模具结构。 2 塑件结构与成型工艺分析

图1 为洗衣机翻盖的三维图, 图2 为洗衣机翻 盖的二维图。分析发现, 这是一个大型扁平塑件, 生 产批量为中大批量, 塑件投影面积大, 故需要的锁 模力很大。塑件结构不复杂, 最大高度为22 mm, 适 合采用叠层式热流道模具成型。

图1 洗衣机翻盖三维图 图2 洗衣机翻盖二维图

洗衣机翻盖要求尺寸稳定性高, 并要求有一定 的透明性, 成型材料选用SAN( 苯乙烯- 丙烯腈共 聚体) , 收缩率为0. 3% ~ 0. 7%。SAN 是一种坚硬、 透明的材料, 具有良好的尺寸稳定性、耐热性、耐油 性、抗震动性和化学稳定性。

在叠层式热流道模设计中应该考虑以下因素: ( 1) 要保证塑件的尺寸精度, 塑件结构不能太 复杂。

( 2) 开模机构和脱模机构设计不能太复杂, 工作 可靠, 最好能做到同时开模和同时顶出, 使塑件收缩 率一致。

( 3) 模温控制系统能确保叠层式热流道模具中 的2 层型腔温度一致。

( 4) 热流道板的热膨胀问题以及应当采取的隔 热措施等[ 4]。 3 模具结构与工作过程

洗衣机翻盖双层叠式热流道注射模结构如图3 所示。模具2 个层面各一个型腔。来自注塑机喷嘴的 塑料熔体由主流道衬套绕过第一个分型面, 经过连 接管、进料管直接进入中央热流道板中, 通过热喷嘴 注入模具型腔。带有2 层型腔和顶出机构的模板上 下叠层利用前、后动模的导柱导向。在前、后动模两

侧各设有推杆、推板和推杆固定板等顶出机构和复 位机构。模具采用杠杆结构实现顺序开模。 3. 1 叠层式热流道注射模结构

模具的2 个分型面分别为前动模型芯板9 和前 动模型腔板10 之间的", ", ", 面与后动模型芯板22 和后动模型腔板23 之间的", ", ",面。采用一个加热 主流道衬套36 将塑料熔体送到前热流道板2, 经过 连接管11、进料管13, 直接进入中央热流道板26 中, 再由2 个热流道喷嘴41 将熔料注入型腔。整个 熔体输送系统( 包括前热流道板2、侧面热流道板3、 连接管11、进料管13) 借助支柱31 固定在中央热流 道板26 上。模具主要由3 个部分组成, 即中间部分、 前动模部分和后动模部分。在前、后动模部分各设 有顶出装置顶出塑件。模具2 个分型面的开启和闭 合由2 个安装在模具侧面的连接杠杆51 和角形杠 杆52 控制。在前、后动模板上分别设有4 根导柱49、 39 导向和支撑中间部分。

3. 2 叠层式热流道注射模工作过程

塑料熔体经注射、保压、冷却后开模, 由于杠杆 机构的作用, 模具中间部分( 前动模型腔板10、中央 热流道板26、后动模型腔板23) 保留在2 个动模( 前 动模板4、前动模型芯板9、后动模型芯板22、动模座 板18) 之间, 模具同时从", - ", 面和",- ",面分 型。在开模的过程中, 推板6、19 由连接杠杆51 带 动, 使推杆28、21 顶出制件。 50 模具工业2010 年第36 卷第5 期

图3 洗衣机翻盖叠层式热流道模结构

1. 定模座板2. 前热流道板3. 侧面热流道板4. 前动模板5. 内六角螺钉6. 前动模推板7. 前动模推杆固 定板8. 前动模支架9. 前动模型芯板10. 前动模型腔板11. 连接管12. 加热圈13. 进料管14. 石棉绝热 板15. 复位杆16. 内六角螺钉17. 后动模支架18. 动模座板19. 后动模推板20. 后动模推杆固定板21. 推杆22. 后动模型芯板23. 后动模型腔板24. 石棉绝热板25. 中央垫块26. 中央热流道板27. 圆柱销 28. 推杆29. 液压缸30. 螺钉31. 支柱32. 内六角螺钉33. 石棉绝热板34. 石棉绝热板35. 定位圈36. 加热主流道衬套37. 连接器38. 螺钉39. 导柱40. 导套41. 喷嘴42. 定位销43. 加热棒44. 螺塞45. 热电偶46. 内六角螺钉47. 隔热垫块48. 导套49. 导柱50. 导向杠杆51. 连接杠杆52. 角形杠杆

模具工业2010年第36卷第5期51

( a) 绕模具的窄边( b) 绕模具的宽边 图4 流道系统的布置方式

合模时, 由于连接杠杆51 的作用, 2 个动模部 分分别向合模方向运动, 顶出机构在复位杆15 的作 用下复位。 4 模具设计要点 4. 1 流道系统设计

在叠层模具中, 热流道板一般设在2 个模具型 腔的分型面之间, 熔体通过进料管输送到热流道 板, 进料管需穿过模具的第一分型面[ 5]。但在图3 模 具中是不可能实现的, 因为该塑件覆盖了分型面的 整个模具表面。

另一种方法是从侧面把熔体输入流道板。这就 要求注塑机的注射装置旋转90",, 即需采用角式注 塑机, 这样注射方向就位于流道系统所成型的面 上。由于有关设备原因, 也不宜采用这种设计。 图3 模具中熔体由主流道衬套36 绕过第一个 分型面, 经过连接管11、进料管13 直接进入中央热 流道板26 中。由于连接管11 设置在模具外面, 熔体 需要穿过前热流道板2 进入侧面热流道板3 中的连 接管11, 再由连接管11 进入进料管13。合理布置流 道系统是减少流道压力损失的关键。

图4 所示为流道系统的2 种布置方式, 图4( a) 为流道绕模具的窄边布置, 这样熔体流程延长了, 导 致压力损失增大。图4( b) 为流道绕模具的宽边布 置, 其压力损失减少。图3 模具采用图4( b) 的流道 系统布置方式。 4. 2 热流道板设计

中央热流道板26 靠圆柱销42 定位, 由隔热垫 块47 支撑。分流道末端螺塞44 加工成圆弧形, 使流 道内没有任何死点滞留熔体。使用并排的4 根加热 棒43 对中央热流道板26 加热。热电偶45 安装在主 流道与喷嘴41 之间。选用了精度高、灵敏可靠的温 控系统, 该系统具有反馈电子调节器, 能以无级形 式进行功率的控制、调节加热。当温度上升太快, 加 热功率会减小; 但温度迅速下降时, 功率会按比例 增加, 这就避免了温度产生大的波动, 使叠层式热